WO1997023949A1 - Electrical component, especially one operating with acoustic surface waves (sw component) and process for its production - Google Patents

Electrical component, especially one operating with acoustic surface waves (sw component) and process for its production Download PDF

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Abstract

An SW component with electrically conductive structures (3) on a substrate (1), sealed against environmental influences by a cap-like cover (2), on which there is a metallised coating (6) for r.f. screening.

Description

Beschreibungdescription
Elektrisches Bauelement, insbesondere mit akustischen Ober- flächenwellen arbeitendes Bauelement - OFW-Bauelement - sowie ein Verfahren zu dessen HerstellungElectrical component, in particular component working with acoustic surface waves - SAW component - and a method for its production
Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisches Bauele¬ ment, insbesondere mit akustischen Oberflächenwellen arbei- tendes Bauelement - OFW-Bauelement - nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.The present invention relates to an electrical component, in particular a component working with acoustic surface waves - SAW component - according to the preamble of claim 1 and a method for its production.
In der älteren deutschen Patentanmeldung P 44 15 411.9 ist eine Verkapselung für elektronische Bauelemente mit einer Bauelementestrukturen auf einem Substrat verschließenden Kappe beschrieben, bei der die Kappe durch eine auf dem Substrat vorgesehene Abdeckung gebildet ist, welche in Berei¬ chen der Bauelementestrukturen diese aufnehmende Ausnehmungen besitzt. Eine derartige Verkapselung schützt die Bauelemen- testrukturen gegen Umwelteinflüsse, so daß derartig verkap¬ selte elektronische Bauelemente - ggf. ohne weiteres Gehäuse direkt weiterverwendbar sind.In the older German patent application P 44 15 411.9, an encapsulation for electronic components with a component structure on a substrate sealing cap is described, in which the cap is formed by a cover provided on the substrate, which has recesses in areas of the component structures . Such encapsulation protects the component structures against environmental influences, so that encapsulated electronic components of this type can be used directly, if necessary, without a further housing.
Werden derartige Bauelemente in Keramikgehäuse eingebaut und das Gehäuse aus Kostengründen mit Glaslot verschlossen, so ist eine wirksame HF-Abschirmung nicht gegeben, weil dann der Deckel aus Keramik ist bzw. keine leitende Verbindung zum Deckel besteht. Analoges besteht für ein Kunststoffgehäuse.If such components are installed in ceramic housings and the housing is sealed with glass solder for reasons of cost, effective HF shielding is not provided because the cover is then made of ceramic or there is no conductive connection to the cover. The same applies to a plastic housing.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine wirksame HF-Abschirmung für elektronische Bauelemente der in Rede stehenden Art anzugeben.The present invention has for its object to provide an effective RF shielding for electronic components of the type in question.
Diese Aufgabe wird bei einem elektronischen Bauelement der eingangε genannten Art erfindungsgemäß durch das Merkmal des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst. Ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen elektrischen Bauelementes ist im Patentanspruch 3 bzw. 4 angegeben.This object is achieved according to the invention in the case of an electronic component of the type mentioned at the outset by the feature of the characterizing part of patent claim 1. A method for producing such an electrical component is specified in claims 3 and 4, respectively.
Weiterbildungen sowohl hinsichtlich des elektronischen Bau- elementes als auch des Verfahrens zu seiner Herstellung sind Gegenstand entsprechender Unteransprüche.Developments both with regard to the electronic component and the method for its production are the subject of corresponding subclaims.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Figuren derThe invention is described below with reference to the figures of the
Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigt:Drawings illustrated embodiments explained in more detail. It shows:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines OFW-Bauelementes mit einer erfindungsgemäßen Abschirmung;Figure 1 is a schematic representation of an SAW device with a shield according to the invention;
Figur 2 eine schematische Teildarstellung des Bauelementes nach Figur 1 in Aufsicht; Figur 3 eine schematische Darstellung eines für eine SMD-Mon- tage geeigneten OFW-Bauelementes mit erfindungsgemä¬ ßer HF-Abschirmung in Aufsicht;Figure 2 is a schematic partial representation of the component of Figure 1 in supervision; FIG. 3 shows a schematic representation of a SAW component suitable for an SMD assembly with HF shielding according to the invention in supervision;
Figur 4 eine schematische Darstellung eines für eine Flip- Chip-Montage geeigneten OFW-Bauelementes mit erfin- dungsgemäßer HF-Abschirmung; undFIG. 4 shows a schematic illustration of an SAW component suitable for flip-chip assembly with HF shielding according to the invention; and
Figur 5 eine schematische Teildarstellung eines OFW-Bauele¬ mentes mit einer mehrschichtigen HF-Abschirmung.FIG. 5 shows a schematic partial representation of an SAW component with a multilayer HF shielding.
Gemäß Figur 1 besteht ein OFW-Bauelement generell aus einem piezoelektrischen Substrat 1 und darauf vorgesehenen leiten¬ den Strukturen 3, bei denen es sich beispielsweise um Elek¬ trodenfinger von Interdigitalwandlern, Resonatoren oder Re¬ flektoren handeln kann. Wie in der eingangs genannten älteren deutschen Patentanmeldung beschrieben, sind die elektrisch leitenden Strukturen 3 durch eine Kappe 2 abgedeckt, welche die Strukturen gegen Umwelteinflüsse schützt. Das Bauelement ist mit der Abdeckung 2 und dem Substrat 1 sowohl als "Gehäuse" - direkt weiterverwendbar oder in ein Gehäuse einbaubar.According to FIG. 1, an SAW component generally consists of a piezoelectric substrate 1 and conductive structures 3 provided thereon, which can be, for example, electrode fingers of interdigital transducers, resonators or reflectors. As described in the earlier German patent application mentioned at the outset, the electrically conductive structures 3 are covered by a cap 2 which protects the structures against environmental influences. The component can be used directly with the cover 2 and the substrate 1 both as a “housing” or can be installed in a housing.
Erfindungsgemäß ist auf der Kappe 2 eine als HF-Abschirmung dienende Metallisierung vorgesehen, die über eine durch ein Fenster 7 in der Kappe 2 durchgreifende Durchkontaktierung 5 mit einer Anschlußfläche 4 - Pad - leitend verbunden ist. Über dieses Pad 4 ist die als HF-Abschirmung dienende Metal¬ lisierung 6 mit Masse verbindbar.According to the invention, a metallization serving as HF shielding is provided on the cap 2, which is provided by a through Through-hole 5 penetrating through window 7 in the cap 2 is connected to a pad 4 in a conductive manner. The metalization 6 serving as HF shielding can be connected to ground via this pad 4.
Figur 2 zeigt als Ausschnitt einen Teil des Bauelementes nach Figur 1 mit dem Pad 4 und der Durchkontaktierung 5 sowie der die Oberfläche bedeckenden Metallisierung 6.FIG. 2 shows a section of part of the component according to FIG. 1 with the pad 4 and the through-contact 5 and the metallization 6 covering the surface.
Die eine HF-Abschirmung bildende Metallisierung 6 kann derart hergestellt werden, daß auf die Abdeckung 2 zunächst eine dünne metallische Schicht aufgedampft und sodann galvanisch verdickt wird.The metallization 6 forming an RF shielding can be produced in such a way that a thin metallic layer is first evaporated onto the cover 2 and then galvanically thickened.
Andererseits ist es auch möglich, die Metallisierung 6 als elektrisch leitende Klebefolie auf die Abdeckung 2 aufzulami- nieren. Die Klebefolie wird zweckmäßiger Weise mit einem nicht dargestellten Gehäuse verlötet.On the other hand, it is also possible to laminate the metallization 6 onto the cover 2 as an electrically conductive adhesive film. The adhesive film is expediently soldered to a housing, not shown.
Figur 3 zeigt in Aufsicht eine Ausführungsform eines zur SMD- Montage geeigneten Bauelementes. Dabei ist auf der Oberfläche der Kappe 2 nach Figur 1 eine lötfähige Metallisierung 8 vor¬ gesehen, welche über die Durchkontaktierung 5 mit einem Pad 4 leitend verbunden ist. Elektrisch getrennt von dieser lötfä- higen Metallisierung 8 ist die der HF-Abschirmung dienende Metallisierung 6 vorgesehen.FIG. 3 shows a top view of an embodiment of a component suitable for SMD assembly. A solderable metallization 8 is provided on the surface of the cap 2 according to FIG. 1, which is conductively connected to a pad 4 via the plated-through hole 5. Electrically separated from this solderable metallization 8, the metallization 6 serving for HF shielding is provided.
Figur 4 zeigt in schematischer Darstellung eine Ausführungs¬ form eines für eine Flip-Chip-Montage geeigneten OFW-Bauele- mentes. Bei dieser Ausführungsform, bei der gleiche Elemente wie bei der Ausführungsform nach Figur 1 mit gleichen Bezugs¬ zeichen versehen sind, ist im Fenster 7 ein Buxnp 9 vorgese¬ hen, der auf der Substratoberfläche mit einem nicht eigens dargestellten Pad verlötet ist. Über derartige Bumps 9 kann das Bauelement in einer elektrischen Schaltung montiert wer¬ den. Figur 5 zeigt eine Ausführungsform einer der HF-Abschirmung dienenden mehrschichtigen Metallisierung in Form einer Mate¬ rialschichtfolge aus einer Schicht 10 aus Titan/Wolfram, einer Schicht 11 aus Nickel oder Kupfer und einer Schicht 12 auε Gold. Dabei gewährleisten die Titan- und Wolframschicht 10, 11 die Haftfähigkeit auf der Abdeckung 2, die Nik¬ keischicht 12 die Lötfähigkeit und die Goldschicht 13 einen Oxidationsschutz. Die Schichtdicken von Titan und Wolfram sind vorzugsweise kleiner als 0,1 um, von Nickel etwa 1 μm und von Gold etwa 0,1 um.FIG. 4 shows a schematic representation of an embodiment of an SAW component suitable for flip-chip assembly. In this embodiment, in which the same elements as in the embodiment according to FIG. 1 are provided with the same reference symbols, a window 9 is provided in the window 7, which is soldered to the substrate surface with a pad (not shown). The component can be mounted in an electrical circuit via such bumps 9. FIG. 5 shows an embodiment of a multilayer metallization serving for HF shielding in the form of a material layer sequence consisting of a layer 10 made of titanium / tungsten, a layer 11 made of nickel or copper and a layer 12 made of gold. The titanium and tungsten layers 10, 11 ensure the adhesion to the cover 2, the Nik¬ layer 12 the solderability and the gold layer 13 protection against oxidation. The layer thicknesses of titanium and tungsten are preferably less than 0.1 μm, of nickel about 1 μm and of gold about 0.1 μm.
Eine besonders kostengünstige Variante besteht im Aufdampfen einer Schichtfolge aus TiW, Cu oder Ni und Au, deren Dicke insgesamt kleiner als 10 um, vorzugsweise gleich 0,3 um ist, der Strukturierung dieser Schicht durch gepulste Laserstrah¬ lung und stromloser Verstärkung mit Cu. Dabei wird auch die Durchkontaktierung 5 erzeugt. Abschließend kann zur Passivie- rung Au in einer Dicke von 0,1 μm abgeschieden werden.A particularly cost-effective variant consists in the vapor deposition of a layer sequence made of TiW, Cu or Ni and Au, the overall thickness of which is less than 10 μm, preferably equal to 0.3 μm, the structuring of this layer by means of pulsed laser radiation and currentless reinforcement with Cu. The via 5 is also produced. Finally, Au can be deposited in a thickness of 0.1 μm for passivation.
Da die Durchkontaktierungen 5 auf einer eine Vielzahl vonBecause the vias 5 on a variety of
Bauelementesystemen enthaltenden Substratscheibe erzeugt wer¬ den, können sie auch so positioniert sein, daß jeweils ein Teil der Durchkontaktierung jeweils einem Bauelementesystem zugeordnet ist, d. h. eine Durchkontaktierung für zwei Bau- elementesysteme ausreicht.Substrate wafer containing component systems are produced, they can also be positioned such that a part of the plated-through hole is assigned to a component system, ie. H. one via is sufficient for two component systems.
Ebenso kann die Zuverlässigkeit dadurch erhöht werden, daß die Durchkontaktierungen redundant ausgeführt werden, d. h. einem Pad zwei Durchkontaktierungen zugeordnet werden. Likewise, the reliability can be increased in that the vias are made redundant, i. H. two vias can be assigned to one pad.

Claims

Patentansprüche claims
1. Elektrisches Bauelement, insbesondere mit akustischen Oberflächenwellen arbeitendes Bauelement - OFW-Bauelement - bei dem auf einem Substrat (1) vorgesehene elektrisch lei¬ tende Strukturen (3) durch eine kappenförmige Abdeckung (2) dicht gegen Umwelteinflüsse verkapselt sind, dadurch gekennzeichnet , daß auf der Abdeckung (2) eine Metallisierung (6) vorgesehen iεt.1. Electrical component, in particular component working with acoustic surface waves - SAW component - in which on a substrate (1) provided electrically conductive structures (3) are encapsulated by a cap-shaped cover (2) tightly against environmental influences, characterized in that A metallization (6) is provided on the cover (2).
2. Elektrisches Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Metallisierung (6) durch ein Fenster (7) in der Ab- deckung (2) mittels einer Durchkontaktierung (5) elektrisch mit einer Masseanschlußfläche (4) - Pad - verbunden ist.2. Electrical component according to claim 1, characterized in that the metallization (6) through a window (7) in the cover (2) by means of a plated-through hole (5) is electrically connected to a ground pad (4) - pad.
3. Elektrisches Bauelement nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Metallisierung (6) durch eine Materialschichtfolge Titan/Wolfram, Kupfer oder Nickel und Gold (10, 11, 12, 13) gebildet ist.3. Electrical component according to claim 1 and / or 2, characterized in that the metallization (6) is formed by a material layer sequence titanium / tungsten, copper or nickel and gold (10, 11, 12, 13).
4. Elektrisches Bauelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß Titan/Wolfram oder Kupfer eine Schichtdicke von kleiner 0,1 μm, Nickel eine Schichtdicke von etwa 1 μm und Gold eine Schichtdicke von etwa 0,1 μm besitzen.4. Electrical component according to claim 3, characterized in that titanium / tungsten or copper have a layer thickness of less than 0.1 μm, nickel has a layer thickness of approximately 1 μm and gold has a layer thickness of approximately 0.1 μm.
5. Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Bauelementes nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Metallisierung (6) zunächst als metallische Schicht aufgedampft und sodann stromlos oder galvanisch verdickt wird.5. A method for producing an electrical component according to one of claims 1 to 4, characterized in that the metallization (6) is first vapor-deposited as a metallic layer and then thickened without current or galvanically.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Metallisierungen (6) durch Aufdampfen einer Schichtfolge TiW, Cu oder Ni und Gold, Strukturierung durch gepulste Laserstrahlung und stromloεer Verstärkung mit Cu erzeugt werden.6. The method according to claim 5, characterized in that the metallizations (6) are produced by vapor deposition of a layer sequence of TiW, Cu or Ni and gold, structuring by means of pulsed laser radiation and currentless amplification with Cu.
7. Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Bauelementes nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Metallisierung als elektriεch leitende Klebefolie auflaminiert wird.7. A method for producing an electrical component according to one of claims 1 to 4, characterized in that the metallization is laminated as an electrically conductive adhesive film.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Klebefolie (6) mit einem Bauelementgehäuse verlötet wird. 8. The method according to claim 7, characterized in that the adhesive film (6) is soldered to a component housing.
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